崔厚明

豫新汽車熱管理科技有限公司 河南 新鄉(xiāng) 453049

前言

汽車發(fā)展的歷史已經(jīng)有著150年了，現(xiàn)今的汽車大部分以燃燒石油等其他不可在生能源為提供動力，對環(huán)境的影響也造成較為惡劣的影響，對人的身心健康也帶來嚴重的損傷。純電動的汽車發(fā)行，因為能源提供較為低廉，行駛中的舒適度較高，對環(huán)境的影響較低的特點，在市場上廣受期待。與傳統(tǒng)的汽車相比，純電動汽車的車內(nèi)環(huán)境也十分重要。在冬季的空調(diào)使用上由于車內(nèi)的純電動的機器沒有制熱的效果[1]。常規(guī)電動汽車基本采用PTC的加電供暖，但是由于汽車的能量提供較低，供暖必將影響汽車的行駛路程。對于熱泵汽車空調(diào)系統(tǒng)，在汽車結(jié)霜的情況下會影響到汽車的空調(diào)制熱效果。如何優(yōu)化汽車空調(diào)的除霜，是提升汽車空調(diào)性能的重要因素。

1 熱泵電動汽車空調(diào)實驗方案確定

目前的電動汽車的空調(diào)基本采用了準雙級循環(huán)熱泵技術(shù)開發(fā)的帶混氣的熱泵電動汽車空調(diào)，具有壓縮機、車外風冷換熱器、單向閥、主膨脹閥、車內(nèi)風冷換熱器、四通閥等。熱泵型汽車空調(diào)的外側(cè)微通道換熱器與翅片外側(cè)微通道分布在換熱器的翅片到汽車架的底部，翅片通過釬焊連接與扁管連接在一起。熱泵型汽車空調(diào)需要注入制冷劑，通過設計方案的要求，注入適當壓力的制冷劑。在標準試驗室中對試驗樣機開始測試，標準試驗室可以對室內(nèi)室外的溫度進行控制，對出現(xiàn)的誤差需要在合理可控的范圍內(nèi)對實驗結(jié)果有著可靠性[2]。

2 結(jié)霜實驗

當汽車空調(diào)轉(zhuǎn)換器的溫度低于0度時，車內(nèi)外的空氣濕度較高，環(huán)境中的溫差就會對空氣中的水分等產(chǎn)生較高的析出現(xiàn)象。在汽車換熱器上出現(xiàn)結(jié)霜，當霜層增厚時就會影響到換熱器的氣體流通，導致?lián)Q熱器的進出氣變小，同時對換熱器的能量損耗也會加大，對換熱器的中的通風效應影響也會加大。不同溫度環(huán)境下的空調(diào)出現(xiàn)的結(jié)霜也不盡相同。在汽車空調(diào)的開啟后車外的換熱器出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，就需要在每個溫度對換熱器進行記錄。

在開啟空調(diào)后，熱泵系統(tǒng)開始運行，由于車外的換熱器處于溫差環(huán)境較大的地方中，車外第一個換熱器會首先出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。因為車外的換熱器采用平行流換熱器，其通道面積較小，對換熱器的運行有限制，所以通過觀察換熱器查看結(jié)霜效果。

工況1：熱泵運行10分鐘后，由于溫度繼續(xù)降低，由于霜層的增厚條件下車外換熱器下部霜層增厚，外換熱器的通風效果降低。

工況2：熱泵運行90分鐘左右的結(jié)霜現(xiàn)象，車外換熱器的表面通道結(jié)霜較多，汽車空調(diào)進入除霜功能。

當周圍環(huán)境過低時，除霜效果大大降低。實驗中空調(diào)的運行基本穩(wěn)定[3]。

3 不同室外側(cè)工況下新型外側(cè)微通道換熱器結(jié)霜情況

在室外側(cè)工況可以調(diào)節(jié)的情況下，進行溫度的恒定調(diào)節(jié)(20℃/15℃)恒定，對配置新型外側(cè)微通道換熱器的熱泵型汽車空調(diào)進行制熱性能試驗。實驗中的不同負荷下對壓縮機的運行頻率進行調(diào)節(jié)。按照一個完整結(jié)霜周期內(nèi)的平均制熱能力對熱泵型汽車空調(diào)的制熱能力進行標定。新型外側(cè)微通道換熱器的結(jié)霜時間長短與試驗工況、翅片的親水性、空氣流通等因素有關。試驗在空氣流動速度、翅片親水性能、空調(diào)通氣窗口開窗角恒定的條件下。外側(cè)微通道換熱器結(jié)霜溫度區(qū)間主要集中在-15與7℃(其中7℃時結(jié)霜時間較長)，結(jié)霜速度最快在0℃左右，在滿足制熱能力的需求下，外微側(cè)通道在30分鐘就會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象；在室外側(cè)干/濕球溫度-15℃/-20℃工況下，換熱器表面長達五小時未發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象。在溫度極低的情況下由于空氣中濕度低，結(jié)霜就會降低或者形成微小的冰霜，結(jié)霜量極少，難以觀察到結(jié)霜。在0℃左右的工況下，在試驗中發(fā)現(xiàn)，壓縮機的運行頻率高，空調(diào)更容易發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象。主要原因是在這種環(huán)境中蒸發(fā)的溫度較低，同等條件下外側(cè)微通道換熱器中制冷劑的吸氣量提高。因此，對于新型外側(cè)微通道換熱器除霜的排水能力在0℃左右的測試尤為重要。從熱泵型空調(diào)舒適性考慮，空調(diào)產(chǎn)品要求除霜時間一般控制在3分鐘內(nèi)。換熱器的排水不夠順暢，會導致內(nèi)部壓力過大對內(nèi)部的溫度流動造成影響。

4 結(jié)論

通過試驗研究了熱泵型汽車空調(diào)制熱模式下結(jié)霜以及除霜的特性，得出以下結(jié)論：1)制熱狀態(tài)下最易結(jié)霜的工況為室外干/濕球溫度為0℃/0℃附近，此工況下結(jié)霜周期在30分鐘左右；2)熱泵型汽車空調(diào)出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象很快,但是隨著溫度降低結(jié)霜會出現(xiàn)停止；3)外側(cè)微通道換熱器可有效促進除霜水的排出，雖然在制熱狀態(tài)下具有一定的優(yōu)勢，但是制冷具有一定的劣勢，需要努力研究提高其換熱效率的方法。根據(jù)結(jié)霜的方式結(jié)合空氣動力可以對相關空氣中的水分子進行研究。在結(jié)霜階段，當溫度處于0℃以下時，水珠會瞬間結(jié)冰對于制熱機的運行有著難以消除結(jié)霜的現(xiàn)象。